陆地方舟氢燃料城市客车技术
文章来源:发表时间:2019-06-24阅读次数:540[ 打印 ] [ 关闭 ]

[ 导读 ]:在2014年中国汽车产业发展(泰达)国际论坛上,全国政协副主席、科技部部长万钢表示,“十三五”电动汽车科技规划特别部署发展燃料电池汽车,在未来几年推进加氢站建设和燃料电池汽车示范运行等多项工作。
 一、开发背景
在2014年中国汽车产业发展(泰达)国际论坛上,全国政协副主席、科技部部长万钢表示,“十三五”电动汽车科技规划特别部署发展燃料电池汽车,在未来几年推进加氢站建设和燃料电池汽车示范运行等多项工作。
在2018年5月16日,江苏省经信委组织了江苏省燃料电池汽车产业发展研讨会,做了“关于燃料电池汽车产业发展概况与建议”的专题报告,与会领导和专家一致认为,江苏抢抓机遇,率先布局氢能和燃料电池汽车产业,已形成了一定的产业基础和先发优势。
同年,首届长三角氢能燃料电池汽车科普迅游活动于10月13日从如皋全面启动,途径南通、盐城,19日在上海收官。
2017年,我国燃料电池客车产量共计116辆,更多作为示范应用出现。在江苏省和如皋市领导的支持下,陆地方舟从2016年开始投入氢燃料客车的研发工作,经过三年的努力,完成了从功能样车到批量化生产的准备工作,预计在2018年10月小批量投入如皋市场使用。
二、成果创新点及解决的难点问题
整车使用全承载车身,抗侧翻能力强,超好的稳定性和操控性能,给驾驶员和乘客提供良好的视野和宽敞的空间。
1)全承载车身,整车骨架使用高强度钢,不影响整车强度的情况下降低整车的重量。
图1 高强度钢替代效果表
2)对车身骨架的结构强度和刚度进行仿真分析,提升整车强度和刚度。通过操稳、整车碰撞、空气阻力吸塑分析、NEDC工况等仿真分析,提升整车稳定性和舒适性。
图2 车身结构强度和刚度分析
图3 操稳仿真分析
图4 整车碰撞仿真
 
图5 NEDC工况仿真
 
图6 空气阻力系数仿真
3)此车型采用35Mpa氢燃料汽车供气系统,单气瓶容量145L,储氢系统顶置。车载高压供氢系统是为燃料电池汽车提供氢燃料的系统装置,主要由轻质高压储氢气瓶、各种阀门、高压管路、加氢口、安全监测系统、压力/温度信号采集系统等组成。
供氢时打开高压氢气瓶阀上的电磁阀,经过流阀、单向阀、过滤阀、减压阀、安全阀等到达燃料电池电堆供其使用;加氢时则是通过加氢口、压力表、单向阀,将氢气加入瓶中储存。同时,整套系统中瓶口电磁阀设置有 PRD泄放装置,管路上设置有过流阀、安全阀等安全保护装置,以保证整个系统在使用过程中的安全。
图7 供气系统原理图
气瓶的框架设计在保证整体强度的同时尽量做到轻量化,抱箍与储氢气瓶之间设有缓冲保护垫,抱箍的紧固螺栓采用防松螺母用规定的,防止气瓶在充放气过程中和在车辆行驶过程中发生相对位移。框架上储氢气瓶安装,整体能够承受上、下、前、后、左、右六个方向上 8g 的冲击力,相对位移不超过 13mm。
图8 气瓶的框架设计
4)具有安全自检功能,整车启动给出24V ON电信号以后,自动提供24V供电,同时提供ON信号,K1继电器吸合接通24V常电,燃电系统的低压网络接通。燃电系统自检开始,检测燃电模块内部部件是否正常,并且检测DC/DC、氢源、整车通信是否正常,并将状态反馈给整车。如果有异常发生,则给出相应错误代码,系统将无法正常启动。
图9 燃电系统24V上下电框图
5)氢气浓度检测功能:整车在车厢内部和车厢顶部均安装了检测氢气浓度的传感器,在上电后进入READY状态,燃电在上电30秒后检测氢气浓度,如果有异常,燃电报出三级故障,整车再进入故障状态。
6)关于低温启动功能:待机状态时氢气并没有接入燃电系统,所以燃电系统到DC/DC输入端没有电压,燃电系统在5℃以下待机时会开启加热功能,从-10℃加热到5℃时间约为15min,采用低压24V加热,功率为1kW。加热到5℃以上后维持在此温度,若在到达5℃之前满足系统启动条件,也需要等待到系统温度高于5℃才能启动,燃电系统一直在此等待启动信号。
7)为了匹配该车的氢燃料电堆系统,选用了49.5kWh,满足3C放电的要求的倍率型动力电池,采用了两个标准箱储能电池。并且增加了单独水冷控温系统,确保电池箱在高温及低温系统都能保持良好的工作状态,从而更好的匹配氢燃料电堆的工作。
三、成果应用情况
产品主要投入在江苏如皋,作为氢燃料城市客车示范运营。随着长三角氢走廊建设发展规划不断地建设完成,加氢站的建设逐步取得突破,会投入更多的氢燃料城市客车,服务社会。
四、社会经济效益
汽车排放造成的环境污染和室友资源枯竭正日益加剧,寻找清洁的替代能源,是一个必然需要面对的问题。氢燃料电池车正好满足了这些要求。燃料电池通过电化学反应直接将燃料的化学能转化为电能,完全不进行燃料的燃烧过程,因此能量转化效率高达45%~60%。
另外,氢燃料电池汽车不排放SOX、NOX等有害气体,也不产生温室气体二氧化碳,可谓是真正的零排放汽车。
另外,氢燃料电池不存在纯电动车充电时间长、续航里程短的弊病,所以氢燃料电池汽车的发展和应用对于汽车领域来说具有里程碑式的意义。